书记沟铁矿Ⅳ#异常区主井提升能力分析

张晓波　张　盼　魏国昌　姜生林

(1.中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司；2.东北农业大学资源与环境学院)



书记沟铁矿Ⅳ#异常区主井提升能力分析

张晓波1张盼2魏国昌1姜生林1

(1.中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司；2.东北农业大学资源与环境学院)

摘要书记沟铁矿Ⅳ#异常区主井提升系统的实际提升能力较设计有大幅降低，通过分析，发现主要是主井实际速度图未满足设计要求，致使加、减速度降低。通过与类似矿井提升速度比较，指出该矿也可通过调整加减速度，实现该矿设计提升能力。

关键词提升系统速度图电控

书记沟铁矿隶属于内蒙古众兴集团大中矿业股份有限公司，矿区位于内蒙古高原阴山山脉中西段渣尔泰山南麓的小佘太洼地，乌松秃鲁河北岸Ⅰ、Ⅱ级阶地和台地上。矿区已开采多年，地下矿体共有4处异常区。其中Ⅳ#异常区采用主井—副井—斜井—盲斜坡道—中段无轨运输开拓方案，设计铁矿石开采规模320万t/a。矿山服务年限为19a，稳产17a。其中主井担负170万t/a铁矿石提升任务[1]。

1　主井提升概况

1.1主井提升系统主要设备配置

Ⅳ#异常区主井井口标高1 368.04m，井筒净直径4.5m，提升高度505m。提升系统采用11m3多绳底卸式箕斗带平衡锤提升方式(钢丝绳罐道)，提升机为塔式配置，担负井下960m中段以上的矿石提升任务。选用JKM-2.8×6(Ⅲ)E型多绳摩擦式提升机，主导轮直径2.8m，最大提升速度8.21m/s，配用ZKTD250/50型直流电动机，低速直联拖动。

960m中段以上的矿石经溜井进入井下破碎站，破碎块度在250mm以下，溜入下部矿仓，经振动放矿机给入胶带输送机，运至与箕斗配套的计量装置，装入箕斗内，由塔式多绳摩擦轮提升机提升至地表矿仓，通过直轨卸载。地面矿仓的矿石由振动放矿机给入胶带输送机运至选厂。

1.2主井设计提升能力

Ⅳ#异常区主井箕斗井下定量装矿，井上采用直轨卸载。提升设计采用五阶段速度图[2]，见图1。

图1　Ⅳ#异常区主井设计箕斗提升速度

重载箕斗开始以0.7m/s2的加速度加速运行11.73s，达到最大提升速度8.21m/s后，以最大提升速度匀速运行49.47s，井筒内经过减速开关后以-0.7m/s2减速运行11.01s，然后以0.5m/s的速度匀速爬行运行直轨，再以-0.5m/s2的减速度减速停车。设计箕斗单行程提升时间200.42s，提升次数17.96次/h。根据设计规范及相关要求，主井每年运行330d，每天运行时间19.5h，提升不均衡系数1.15，Ⅳ#异常区主井设计提升能力可达211万t/a。

1.3主井实际提升能力

目前主井已调试完毕并投入生产运行，设备配置与设计一致。但根据建设单位反馈情况，主井目前实际提升能力仅为131万t/a，与设计能力相比有较大差距。

2　主井提升能力差异原因分析

经过调查分析，发现造成主井提升能力大幅降低的原因主要为电控厂家未按设计确定的速度图参数进行调试，提升速度或加速度较设计参数小，加长了提升行程时间。

由电控厂家提供的提升系统现场速度调试报告来看，箕斗实际上提升速度图和下放速度图分别见图2，图3。

图2　Ⅳ3异常区主井重箕斗上提实际速度

图3　Ⅳ#异常区主井空箕斗下放实际速度

由速度图可见，箕斗实际重载上提时加速度仅为0.23m/s2，为设计加速度(0.7m/s2)的32.9%，减速度为0.5m/s2，为设计减速度(0.7m/s2)的71.4%；空载下行时加速度为0.27m/s2，为设计加速度的38.6%，减速度为0.49m/s2，为设计减速度的70%。

加、减速度的大大降低，导致了加减速段运行时间延长，箕斗以最大速度8.21m/s匀速运行的有效时间大大缩短，一个提升循环时间为323.43s(重载上提+空载下放)，小时提升次数11.13次，与设计17.96次相比，每小时少提约143万t铁矿石，造成提升能力下降。

主井提升机实际采用的电控系统系基于西门子6R70直流调速装置改装的“外部扩硅调速装置”和西门子S7-300PLC控制的全自动磁场恒定电枢可逆串联12脉动直流提升机电控系统。该系统通过外部安装国产“可控硅”取代原装西门子调速装置内的大功率元件的办法，“扩硅”调速装置整体速度给定谐波响应时间和加、减速性能比原装器件要差，因此造成实际加减速度比设计小[3]，未达到设计要求。

3　设计提升速度图安全可靠性分析实例

金属非金属矿山安全规程及冶金矿山采矿设计规范中，竖井采用罐笼提升人员时的最大加速度和减速度不超过0.75m/s2，而对于箕斗提升未作要求[4]。除此之外，业内认为，目前国内外提升最大加减速度应不超过1m/s2，在此范围内，目前电控技术水平是可以实现的。

李楼铁矿主井及南洺河铁矿混合井提升均为中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司设计，其加速度基本满足了设计要求。

3.1李楼铁矿主井

李楼铁矿矿石提升井包括1#主井、2#主井及吴集主井，均采用17m3底卸式箕斗带平衡锤提升方式，JKM-4×6(Ⅲ)E型塔式多绳摩擦轮提升机，主导轮直径4m，配直流同步电机。设计加速度为0.7m/s2，电控厂家为瑞典ABB公司。由图4可见，提升机卷筒转速由1.505 78r/min提高至47.528 2r/min，即箕斗提升速度由0.315 2m/s加速至9.949 2m/s共耗时14.4s，实际加速度a为0.67m/s2。实际加速度比设计值略小，但基本接近。

3.2南洺河铁矿混合井

南洺河铁矿混合井罐笼提升设计加减速度为0.5m/s2，电控厂家为洛阳源创电气公司。混合井罐笼提升实际调试速度见图5。

图4　李楼主井箕斗重载提升实际调试速度

图5　南洺河铁矿混合井罐笼提升实际调试速度 (2014-08-31)

由图5中标识出的时间和速度参数可见，重载罐笼从时间点10：22：01到10：22：15，耗时14s，罐笼提升速度由0.5m/s加速至7.5m/s，加速度a为0.5m/s。

可见罐笼提升系统常规设计选取加、减速度0.5m/s2是可以实现的，南洺河铁矿的实际提升加速度与设计相同。

4　结　论

由以上矿山实例可以看出，书记沟Ⅳ#异常区主井设计提升速度图是安全可靠的，加减速度采用0.7m/s2是可以实现的。在提供电控设备及现场调试时，建设单位如未对系统作其他特殊要求，电控厂家应严格按照设计院对提升系统的运行要求进行元器件配置以及速度图调试，以满足电控系统性能要求及矿山的生产规模要求。

参考文献

[1]李来壮，王辉，魏国昌，等．内蒙古大中矿业股份有限公司书记沟铁矿Ⅲ、Ⅳ异常区扩能改造工程方案设计[R]．秦皇岛：中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司，2015．

[2]张梦麟．采矿设计手册：矿山机械卷[M]．北京:中国建筑工业出版社，1989．

[3]于励民，仵自连．矿山固定设备选型用使用手册[M]．北京:煤炭工业出版社，1990．

[4]中国国家标准化委员会．GB16423—2006金属非金属矿山安全规程[S]．北京:中国标准出版社，2006．

(收稿日期2016-04-22)

张晓波(1982—)，男，工程师，066004 河北省秦皇岛市经济技术开发区龙海道71号。